[实用新型]一种固态物料连续发酵装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及发酵设备，具体指一种移动床式固态物料连续发酵装置。

背景技术

我国纤维素类可再生资源非常丰富，每年可利用的资源量达50亿吨，仅农作物秸秆就有7亿吨，但目前除约2亿吨被用于造纸、建筑、纺织等行业外，大部分作为废弃物没有被合理利用，闲置、堆弃、焚烧造成了资源浪费和环境污染。如果将其中的50％采用生物质技术转化为燃料乙醇，就可以得到5亿～10亿吨油当量的液体燃料，因此，若能采用适宜的技术将这些生物质加以合理的转化利用，不仅可以节约粮食资源，缓解能源紧缺，而且还能处理废物、消除公害、保护环境，这对我国经济的可持续性发展将产生深远的影响。

农作物秸秆等非粮生物质主要由纤维素、木质素、半纤维素和可溶性固形物组成，纤维素和半纤维素占干重的2/3到3/4。纤维素是葡萄糖的聚合物，其结晶结构很难被降解。半纤维素由五碳糖--阿拉伯糖、木糖；六碳糖--葡萄糖、半乳糖、甘露糖及糖醛酸等几种不同的糖组成。半纤维素比较容易降解成单糖。木质素是起胶质作用的复杂物质，它将纤维素和半纤维素连接在一起。把这种通过各种技术从非粮生物质中获得的能源则称为生物质能。除了直接燃烧和将生物质汽化后再转化成液体燃料以外，非粮生物质还可以通过许多技术途径转化成液体燃料——乙醇。因此，开发农作物秸秆等非粮生物质的燃料乙醇生产技术已经成为经济和社会发展的必然趋势。

农作物秸秆发酵生产燃料乙醇的过程分成4步：①预处理纤维素和半纤维素，去除阻碍糖化和发酵的物质，使其更容易被降解和发酵；②用酸或酶水解聚合物成单糖；③用酒精发酵菌发酵六碳糖和五碳糖成酒精；④分离和浓缩发酵产物——燃料乙醇。为了提高农作物秸秆发酵生产燃料乙醇的效率，国内外主要围绕农作物秸秆的预处理、纤维素酶水解以及发酵菌种和发酵工艺等三大关键技术开展研究。固态秸秆发酵过程中，由于微生物在不溶于水的基质界面上生长繁殖，其营养物质的输送、热量传递及微生物生长等具有不均匀；同时固态秸秆发酵微生物生长和代谢所需的氧大部分来自气相,也有部分存在于与固态秸秆基质混合在一起的水中而涉及气、固、液三相。另外，对于生物反应器而言，固态秸秆发酵除了氧的传递是一个限制性的因素外，更复杂和更重要的两个参数是固态秸秆培养基的pH和培养基的水含量。为此，数十年来国内外竞相开展了固态秸秆发酵的关键设备及发酵过程参数测量与控制技术等一系列现代固态秸秆发酵技术的研究开发工作。

发明内容

为了解决发酵时固态物料翻动、发酵时物料各个部位的发酵温度、湿度等参数均匀控制以及实现连续发酵的问题，本实用新型提出了如下技术方案：

一种固态物料连续发酵装置，其特征在于，包括动力驱动装置、固态物料发酵箱和自动控制装置；

所述动力驱动装置包括电机、减速机、轴承和齿轮组，所述电机连接所述减速机，所述减速机通过轴承连接所述齿轮组；所述齿轮组之间相啮合；

所述固态物料发酵箱包括箱体、支架、进料口、出料口、发酵床组、主动轴承组、被动轴承组，所述进料口位于所述箱体顶端，所述出料口和所述支架位于所述箱体底端，所述发酵床组、所述主动轴承组和所述被动轴承组均位于所述箱体内部，所述发酵床组的一端与所述主动轴承组连接、所述发酵床组的另一端与所述被动轴承组连接；所述主动轴承组与所述齿轮组连接；所述发酵床组自上而下依次相错开；

所述自动控制装置包括控制器、电加热器、雾化器、传感器组，进气电动阀、排气电动阀；所述电加热器、所述雾化器、所述进气电动阀和所述排气电动阀均位于所述箱体上；所述传感器组位于所述箱体内部；所述控制器分别与所述传感器组、所述电加热器、所述雾化器、所述进气电动阀和所述排气电动阀相连接，用于控制所述箱体内部温度、湿度、压力。

进一步，所述发酵床组包括五个发酵床，自上而下依次为第一发酵床、第二发酵床、第三发酵床、第四发酵床和第五发酵床，并且彼此之间水平平行；所述齿轮组包括五个齿轮，自上而下依次为第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮、第四齿轮和第五齿轮，五个齿轮之间啮合连接，所述第三齿轮通过轴承与减速机连接；所述主动轴承组包括五个主动轴承，自上而下依次为第一主动轴承、第二主动轴承、第三主动轴承、第四主动轴承和第五主动轴承，所述被动轴承组包括五个被动轴承，自上而下依次为第一被动轴承、第二被动轴承、第三被动轴承、第四被动轴承和第五被动轴承；所述第一主动轴承、所述第二主动轴承、所述第三主动轴承、所述第四主动轴承、所述第五主动轴承分别与所述第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮、第四齿轮和第五齿轮相连接。

进一步，所述控制器采用PLC。